在今年5月初將於美國波士頓舉行的年度嵌入式系統大會(ESC)上,我將介紹正在進行的「膽大包天的大腦(Bodacious Brain)」開發專案;而其實現在該專案還在初期階段

「膽大包天的大腦」這個點子會在一個圓頂的玻璃罩子裡呈現,用一個「蒸氣龐克(Steampunk)」 風格、鑲嵌黃銅的手工雕刻木頭基座,內含配備電池的感測器,能偵測聲音、光線、運動…等等…在其中的聲音感測器部份,我對簡單的音訊觸發器興趣不大,打算在基座上裝6個麥克風,提供全方位的「聽覺」,所以「大腦」可以根據判斷聲音是來自哪個方向並做出回應。

經過處理的所有來自感測器之訊號,會被饋入「大腦」本身;該「大腦」是以排成3D陣列的數百個「神經元(neurons)」組成;我一開始想的是矩形陣列,但現在傾向於用更亂七八糟(隨機)的方式來排列。

每個神經元將會有搭配三色LED的某種處理單元,以反映當前狀態;神經元能接收來自周遭神經元(或外部感測器)的輸入訊號,檢視那些訊號並判斷該怎麼做,然後將回應的訊號反饋到神經元陣列中。每個神經元內的處理器會安裝在一片小小的分線板上,而這些板子會是系統內僅有的,因為它們與其他零組件會彼此「空中連線」。

我目前還在考慮要用什麼來做為神經處理單元;一開始我想過要用與啟動那些Arduino Nano板子相同的8位元Atmel微處理器(MCU),除了因為我很熟悉Arduino以及其開發環境,也因為我的工作室有大約25片Nano,可以用來製作原型。

另一個替代方案是採用Cypress的PSoC元件;這種小東西除了是8位元或16位元MCU,還有一個功能區塊是可程式化的數位/類比構件,而且能支援直觀的拖曳式圖形化使用者介面,能讓你用一個預建功能程式庫來配置可程式化構件。

而事實上我有一個好朋友Sree Harsha Angara就是Cypress的應用工程師,他用了一個週末的時間丟出來下圖的PSoC系統,做為概念驗證。

EDNT1704_MC_Brain_P2 (圖片來源 Sree Harsha Angara)

Sree做出來的系統,是用PSoC來監測6個麥克風的輸出,當你發出聲音…像是彈手指,PSoC會找出是那一個麥克風先聽到聲音,然後讓排列成環狀的60畫素3色LED之某個相對應的部份發光。

還有另一個最近才出現的候選方案,是來自Silego這家公司,尺寸非常小(2mm x 3mm)的GreenPAK5;除了包含像是類比比較器、數位功能區塊(正反器、閂鎖器、查找表、延遲器與計數器),還有8B的RAM。以上這些功能可扮演一個小型異步狀態機(asynchronous state machine),相當於以一顆簡單的MCU執行近100行的程式碼。

Silego可提供免費下載、直觀、易用的圖形化介面設計環境GreenPAK Designer;此外還有只賣1.25美元的20-pin DIP開發板。如果時間充分,我應該會用我自己的分線板(應該是環狀的),但Silego開發板的0.1吋接腳也是製作原型的理想選擇。

有太多好玩的事情可以做,但時間實在是太少;這篇文章的重點就是要告訴大家,我將在5月初於美國波士頓舉行的年度嵌入式大會(ESC Boston)上,跟大家分享這個「膽大包天的大腦」開發案的所有設計構想以及進行狀態…當然,穿著我的招牌夏威夷衫!

編譯:Judith Cheng

作者介紹:

Clive "Max" Maxfield是美國版EDN/EE Times編輯團隊的資深成員,目前擔任Embedded.com的總編輯;他在1980年代於英國雪菲爾哈倫大學(Sheffield Hallam University)取得控制工程學士學位之後,第一份工作是大型主機中央處理器的設計工程師,多年職業生涯經歷從晶片設計到電路板設計,在FPGA、EDA等技術領域亦有豐富經驗。

Max的職業是EE工程師,在業餘也從事各種有趣的開發專案,並定期在EE Times.com與Embedded.com網站上發表;現在的他以「各種有趣事物編輯(Editor of All Things Fun & Interesting)」為頭銜,與讀者分享EE人生中的各種觀察與樂趣,也會穿著他的招牌夏威夷衫出現在每年度於美國舉行的嵌入式系統大會(ESC)與現場聽眾面對面交流!